Un nuevo cristal increíble transforma la luz en trabajo mecánico

Jul 07, 2023

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El avance podría eliminar nuestra necesidad de baterías voluminosas y toda la gestión térmica que conlleva.

Casi todas las formas de tecnología de consumo moderna funcionan con energía electroquímica, también conocida como baterías. Las baterías de iones de litio, por ejemplo, transforman reacciones químicas en energía de corriente continua y al mismo tiempo producen algunos efectos secundarios (principalmente calor). Pero ¿y si hubiera otra forma de alimentar dispositivos, por ejemplo, láseres?

Esa es la idea detrás de una nueva investigación del Departamento de Ingeniería Química y Biológica y CU-Boulder. En un nuevo estudio publicado este mes en la revista Nature Materials, el equipo, dirigido por el profesor de ingeniería química y eléctrica Ryan Hayward, exploró formas de aprovechar cristales diminutos y transformar directamente la luz en trabajo mecánico. A escala, un avance de este tipo podría eliminar la necesidad de baterías voluminosas y toda la gestión térmica que conlleva.

"Eliminamos al intermediario, por así decirlo, y tomamos energía luminosa y la convertimos directamente en deformación mecánica", dice Hayward en un comunicado de prensa.

Estos cristales fotomecánicos están incrustados en un material polimérico, algo así como una esponja con pequeños agujeros. A medida que los cristales crecen en estos agujeros, su durabilidad y capacidad para producir energía aumentan enormemente cuando se exponen a la luz. Esto hace que el material se doble o levante objetos (lo que Hayward describe como “deformación”), lo que puede imitar un motor o actuador mecánico cuando se coloca en las condiciones adecuadas.

Y este “motor” impulsado por luz puede ser impresionantemente poderoso. En un experimento, una tira de cristales de 0,02 mg levantó con éxito una bola de nailon de 20 mg. Aunque no es una cantidad enorme, es un peso que sigue siendo 10.000 veces la masa colectiva de los cristales.

Esta es una gran mejora con respecto al trabajo anterior del equipo que intentaba inducir una reacción fotoquímica en sólidos cristalinos. Debido a que el “alto orden estructural” de estos cristales limitaba su flexibilidad, a menudo se agrietaban cuando se exponían a la luz. Pero los microcristales encerrados en una resina de polímero termoplástico son más capaces de doblarse. Esto no sólo permitió una mayor flexibilidad, sino que el material también pudo sobrevivir al menos cien ciclos, informa el estudio.

En el futuro, la tecnología debe ser mucho más eficiente para que cualquiera pueda siquiera comenzar a considerar la idea de que podría usurpar las baterías como fuente de energía móvil. Pero el rendimiento mejorado del nuevo material, en comparación con intentos anteriores, es ciertamente emocionante de ver.

"Aún nos queda mucho camino por recorrer, especialmente en términos de eficiencia, antes de que estos materiales puedan realmente competir con los actuadores existentes", afirma Hayward. "Pero este estudio es un paso importante en la dirección correcta y nos da una hoja de ruta sobre cómo podríamos llegar allí en los próximos años".

Darren vive en Portland, tiene un gato y escribe y edita sobre ciencia ficción y cómo funciona nuestro mundo. Puedes encontrar sus cosas anteriores en Gizmodo y Paste si buscas lo suficiente.

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